Quantifizierung absorptiver und mechanischer Eigenschaften funktioneller Nanokapseln mit Polymerhüllen

• Applicant: Dr. Gero Leneweit
• Subject Area: Mechanical Process Engineering
• Term: from 2009 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 117493607

Nanokapseln und Nanopartikel finden zunehmenden Einsatz in der Biotechnologie, insbesondere für die kontrollierte, zielgerichtete und nebenwirkungsarme Verabreichung von Wirk- oder Markierungsstoffen in medizinischen Therapie- oder Diagnoseverfahren. Um die Adsorption von Blutproteinen des Komplementsystems, die so genannte Opsonierung, an Nanokapseln oder Partikeln zu vermeiden, müssen deren Oberflächen mit Polymeren beschichtet sein. Die Opsonierung führt zu einer Aufnahme in Phagozyten und zur raschen Eliminierung der Partikel oder Kapseln aus der Blutzirkulation ohne Erreichen des Ziels. Bis heute fehlt jedoch ein Prinzipverständnis der Bedeutung der adsorptiven und mechanischen Eigenschaften von Nanokapseln unter biologischen Bedingungen. Dies zeigt sich in zwei gegensätzlichen Hypothesen zur Wirkung der Polymerhülle auf die verlängerte Blutverweildauer: a) Die Polymerhülle hydrophilisiert und bewirkt dadurch eine verringerte Adsorption von spezifischen Proteinen (Opsoninen). b) Die Polymerhülle bewirkt eine verstärkte Adsorption unspezifischer Proteine und führt zu einer immunologischen Maskierung. Zur Aufklärung sind die primären Adsorptionsmechanismen und die kompetitive Adsorption der Serumproteine an Nanokapseln mit Polymerhüllen zu quantifizieren, um geeignete Polymerhüllen zu definieren. Da die mechanischen Eigenschaften der Kapselschale starken Einfluss auf die Blutverweildauer haben, sind deren Rheologie, Bruchfestigkeit, Permeabilität, Schmelzpunkt und Kolloidstabilität unter biologischen Bedingungen zu prüfen.

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Persons: Professor Dr.-Ing. Hermann Nirschl; Professor Dr. Rolf Schubert